类支集神经网络在ECT图像重建中的研究与应用

以12电极电容阵列传感器ECT系统为背景,从图像重建的稳定性和速度两方面对密闭容器中气-固两相流场的图像重建算法优化进行实验室研究。将基于新型类支集函数的神经网络算法（NSSN）,应用于ECT系统图像重建算法中,使得图像重建算法的求解过程稳定并具有良好的计算性能。针对大规模神经网络算法训练速度较慢的问题提出了划分子网络的改进方法。通过对封闭管道的气固两相流进行数据检测,并采用改进后的神经网络算法进行图像重建,实验结果验证了改进后的方法弥补了大规模神经网络运算速度慢的不足,可以简化神经网络的结构,减少神经元的规模,为电容层析成像系统图像重建提供了新的思路。     

基于彩色-深度传感器的电容层析成像图像重建方法

工业过程层析成像使用非干扰传感器获取过程容器、反应器等内部状态的二维或三维图像，因在工业应用中获取的电容层析成像资料和信息量有限，难以对影像进行精准、稳定的重构。为此，设计基于彩色-深度（Red Green Blue-Depth，RGB-D）传感器的电容层析成像图像重建方法。利用RGB-D传感器采集电容层析成像图像，采用非局部均值-权重法剔除图像中的噪声后，将图像输入到随机森林分类器中，提取图像的轮廓特征。通过快速投影Landweber算法对轮廓特征求解后，利用电容物质分布的重组完成电容层析成像图像的重建。实验结果显示：所提方法的峰值信噪比数值在35dB附近波动，结构相似性数值在0.89~1.03之间，重建耗时在4.1s以下，具有较好的重建效果、质量和结构相似性，能够有效提高重建效率。     

电容层析成像技术的研究现状综述

详细介绍了电容层析成像（ECT）技术的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统原理的基础上,重点总结了ECT技术的研究现状,包括ECT硬件、图像重建算法和应用研究等。同时,指出ECT技术发展中面临的微弱电容检测、软场特性、图像重建、标定、传感器设计、数据通信和多模态等方面的挑战,并指出了努力的方向。     

基于图像融合的电容成像

为提高电容层析成像系统重建图像质量,提出基于图像融合的电容成像方法.通过电磁场有限元仿真软件COMSOL构建ECT传感器模型进行仿真研究,分别通过共轭梯度算法和奇异值分解算法重建图像,运用基于小波变换的图像融合方法对图像进行处理.仿真及实验结果表明该方法有效改进了ECT图像质量.     

平面ECT成像上位机软件设计

平面电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）技术可以基于电容的边缘效应,通过图像重建的方式,从单一方向实现对复合材料粘接缺陷的可视化检测。平面ECT成像系统主要由平面ECT传感器、电容数据采集器和成像上位机组成。文章主要介绍12极板平面ECT成像系统中成像上位机软件的设计,利用基于C++编程语言的Qt软件平台编写成像上位机软件,通过串口通信从电容数据采集器获取图像重建所需要的投影数据,然后调用一定的图像重建算法将空间介质分布的重建图像显示在界面上,实现了与下位机之间的通信、人机交互和在线成像等功能。     

基于双循环改进landweber电容层析成像图像重建

针对电容层析成像(ECT)技术中反问题(即图像重建)的不适定性,以8电极电容层析成像系统为对象,在分析Landweber算法原理的基础上,根据Frozen Landweber 迭代法,将基于权重因子的landweber算法进行内外双循环,获得一种迭代次数较少、收敛速度较快、重建图像质量较佳的改进算法,并将改进算法应用于ECT图像重建。数值仿真结果表明,对各种流型,改进算法在重建图像的客观评价指标及主观效果上均有明显改善,且对初值具有不敏感性,体现其实际应用价值。     

油气润滑三维结构ECT传感器电容极板优化设计

针对小管径油气润滑ECT系统中传感器存在的重建图像轴向分辨率过低、采集信号微弱等问题,建立了该系统ECT电容传感器的三维结构优化模型,确定了电容极板间隔、单层电容极板长度和电容极板厚度3个重要结构参数的初值范围,采用正交实验的方法对传感器电容极板结构参数进行了优化;研究结果表明,优化后的传感器图像精度系数提高了131.20%。     

管路堵塞的电容层析成像可视化监测

利用电容层析成像技术实现粉体输运管路堵塞的可视化检测。介绍了电容层析成像系统中两个关键技术:电容/电压转换电路和图像重建算法。电容/电压转换电路采用交流激励型设计,电路具有较好的转换性能。图像重建算法采用正则化优化修正算法,该算法具有较好的成像质量。实验结果表明,系统能很好的提供管路堵塞状况信息。     

基于平面阵列电极传感器的ECT系统设计

设计了基于平面阵列电极传感器的电容层析成像(ECT)系统.由平面阵列电极传感器ECT系统和计算机成像界面组成,采用电容的边缘效应测量原理,对复合材料的损伤、缺陷进行检测.结果表明:在介电常数ε=3.5的玻璃块材料为被测对象的条件下,得到的ECT图像分辨率高、伪影少.由此表明:该系统是一种简单有效、图像重建效果优良的无损检测(NDT)系统.     

非闭合电极电容层析成像传感器的设计及实验研究

提出并制作了一种新型的非闭合电极电容传感器,对其敏感场进行了计算,利用该传感器对实际物体进行了测试,并对测试结果实现了物体图像重建.结果表明,该传感器对不同介电常数物质测试敏感,利用所计算的敏感场能够由测试电容信号重建出物体的图像,从而为电容层析成像技术进行冻土测试提供了实验基础.     

分段式电容传感器及其应用

在油田原油生产过程中,油水界面的检测一直以来都是一个关键技术和难题,在传统电容传感器原理的基础上设计了一种新型的分段式电容传感器,很好地解决了这一难题.由于该传感器精度高,原理和结构比较简单,并且价格便宜,具有很好的应用前景.     

基于CAV444的电容式液位传感器设计

介绍了电容式液位传感器的测量原理,提出了一种基于新型电容测量集成电路芯片CAV444的电容式液位传感器的设计方案。测试结果表明,该传感器性能稳定,测量精度较高,误差较小,能够满足低浓度瓦斯输送安全监测系统的水位监测需求。     

电磁相关法流量测量传感器检测电极距离研究

多相流流量测量在工业生产与科学研究中有着广泛的应用。针对石油生产测井狭小空间环境下的油气水多相流流量测量问题,提出了一种能扩大生产测井中多相流油气含率的量程范围并提高流量测量精度,且具有连续测量、无放射性、低成本等优点的油气水多相流电磁相关法流量测量传感器。电磁相关法流量测量传感器两对检测电极之间的距离设计是该类传感器设计的关键技术之一,通过传感器内部虚电流及其敏感场的仿真研究与分析,为电磁相关法流量测量传感器的两对检测电极之间的距离设计提供帮助,以促进新型多相流流量仪表的发展。     

一种新型波高测量系统的设计

波高测量是海洋工程模型试验中的一项重要内容,为了能够准确、稳定地实时测量实验水池中的波浪,采用了一种新型的波高测量系统设计方法:首先利用液位高度与波高传感器电容量的线性关系将波高测量问题转化为电容量测量问题;其次利用波高传感器的电容量与其充放电时间的关系将波高传感器的电容量测量问题转化为充放电时间的检测问题;然后运用单片机片内模拟比较器和定时器的输入捕获功能将电容充放电时间转化为计数值;接下来将计数值通过USB接口送到上位机进行数据处理及波形显示;最后进行实验测试,实验结果表明所采用的波高测量方法是有效的,且具有线性度好、灵敏度高、精度高的优点。     

测量扭转刚度的高精度角位移传感器

介绍陀螺仪扭杆扭转刚度自动测试仪中专用高精度角位移传感器的设计。该传感器采用电感式传感器测试原理，采用小角度范围内弧线位移折算的方法实现角位移的测量。解决了非接触测量、无测量力影响和传统测角方法与结构不便安装的问题。实验证明，所研制专用传感器满足设计要求，达到设计指标，且具有合理的性能价格比。     

单管计算电容式燃料液位传感器理论特性研究

由于计算电容原理在电磁计量领域具有极高的准确度,将其应用在传感器的研制上具有重要的现实意义.针对传统双层套筒的电容式液位传感器在加工及装配过程中极易引入误差、存在毛细现象等问题,首次将计算电容原理运用在燃料液位测量领域,对计算电容原理进行深入研究,设计新的计算电容结构并对其进行修正,同时结合新的结构建立新的燃料液位测量模型,得出相应的修正系数及液位测量公式.最后,以纯度为99.8%的无水乙醇作为被测燃料进行液位测量试验,燃料液位变化范围为180 mm,输出电容值在0.6 pF~17 pF之间,实验结果表明:燃料液位与传感器输出电容值具有良好线性关系,线性度达到0.48%.该研究为计算电容原理在工程中的应用奠定了理论基础.     

基于激光三角法的同步扫描形貌测量传感器

为了克服传统的激光三角非同步物体形貌测量传感器,在深度方向的测量精度和横向测量视场相互制约的固有缺点,设计了一种新型的激光同步扫描物体形貌测量传感器.传感器以激光三角测量法为基本原理,通过所设计的光路系统,实现激光投射方向与相机成像方向的同步扫描.本文研制了基于高速旋转的十二面转镜和线阵CCD相机为主体的实验样机,实现了测量深度方向和横向视场的相互独立,并结合精密电控位移导轨和激光跟踪仪等搭建了实验系统平台.在传统非参数标定方法基础上,提出了一种适用于该传感器的映射标定方法,能够准确快速的标定该传感器.系统利用激光跟踪仪进行比对实验验证,结果表明:单点重复性小于0.07 mm,测量精度优于0.25 mm.测量传感器具有精度高、速率快、稳定性好等优点,对于物体表面形貌快速精密测量有着广泛的应用前景.     

基于电容传感器的飞机滑油磨粒检测系统设计

飞机发动机的异常摩擦、磨损会在滑油中产生大量的磨粒,对滑油磨粒的有效检测可以为发动机的故障诊断提供可靠信息。设计了一个弧状极板式电容传感器,但传感器中电容变化量非常小,传统方法难以检测,采用交流电桥式电容检测方法。系统以AD9833为DDS信号发生器给交流电桥施加激励信号,经C/V转换、差分放大、相敏解调以及低通滤波等处理后得到实时电压变化。可实现弱信号的精确检测,且能有效克服杂散电容和寄生电容的影响。多次实验结果均表明：该检测系统具有灵敏度高,稳定性好等特点。     

一种音叉式液体密度传感器的研究

由于在某些特殊环境场合要求通过细小的孔径对内部的液体密度进行检测，为此设计了一种音叉振动式液体密度传感器。在简要叙述其工作原理的基础上，介绍了该传感器谐振电路的设计。指出温度特性是影响传感器性能的关键因素，为此该系统摒弃传统的硬件补偿方法，引入了软件温度补偿法。实验结果表明：该传感器精度高，调试方便，具有较高的工程应用价值。